Un modello suino ex vivo per test idrodinamici di procedure sperimentali di valvole aortiche e nuovi dispositivi medici

Summary

Presentiamo un metodo per montare una valvola aortica suina su un duplicatore di impulsi per testarne le proprietà idrodinamiche. Questo metodo può essere utilizzato per determinare il cambiamento dell'idrodinamica dopo l'applicazione di una procedura sperimentale o di un nuovo dispositivo medico prima dell'uso in un modello animale di grandi dimensioni.

Abstract

Le opzioni per testare nuove procedure cardiache e dispositivi medici investigativi prima dell'uso in un modello animale sono limitate. In questo studio, presentiamo un metodo per il montaggio di una valvola aortica suina in un duplicatore di impulsi per valutarne le proprietà idrodinamiche. Queste proprietà possono quindi essere valutate prima e dopo l'esecuzione della procedura in esame e/o l'applicazione del dispositivo medico in esame. La messa in sicurezza del segmento di afflusso presenta alcune difficoltà a causa della mancanza di miocardio circonferenziale nel tratto di efflusso ventricolare sinistro. Questo metodo risolve questo problema fissando il segmento di afflusso utilizzando il lembo anteriore della valvola mitrale e quindi suturando la parete libera del ventricolo sinistro attorno al dispositivo di afflusso. Il segmento di deflusso viene fissato semplicemente inserendo il dispositivo in un'incisione nella parte superiore dell'arco aortico. Abbiamo scoperto che i campioni avevano proprietà idrodinamiche significativamente diverse prima e dopo la fissazione dei tessuti. Questa scoperta ci ha indotto a utilizzare campioni freschi nei nostri test e dovrebbe essere presa in considerazione quando si utilizza questo metodo. Nel nostro lavoro, abbiamo utilizzato questo metodo per testare nuovi materiali per cerotti intracardiaci da utilizzare in posizione valvolare eseguendo una procedura di neocuspidizzazione della valvola aortica (procedura di Ozaki) sulle valvole aortiche suine montate. Queste valvole sono state testate prima e dopo la procedura per valutare il cambiamento delle proprietà idrodinamiche rispetto alla valvola nativa. Di seguito, riportiamo una piattaforma per il test idrodinamico delle procedure sperimentali della valvola aortica che consente il confronto con la valvola nativa e tra i diversi dispositivi e tecniche utilizzate per la procedura in esame.

Introduction

La valvulopatia aortica rappresenta un onere significativo per la salute pubblica, in particolare la stenosi aortica, che colpisce 9 milioni di persone in tutto il mondo¹. Le strategie per affrontare questa malattia sono attualmente in evoluzione e includono la riparazione della valvola aortica e la sostituzione della valvola aortica. Nella popolazione pediatrica in particolare, c'è un incentivo significativo a riparare piuttosto che sostituire la valvola poiché le protesi attualmente disponibili sono soggette a degenerazione valvolare strutturale (SVD) e non sono tolleranti alla crescita, richiedendo un reintervento per la sostituzione man man....

Protocol

Tutte le ricerche sono state condotte nel rispetto delle linee guida istituzionali per la cura degli animali.

1. Considerazioni e preparativi per l'esperimento

1. Utilizzare un duplicatore di impulsi (PD) adatto per la simulazione della gittata cardiaca attraverso l'AV. Il PD dovrà essere in grado di ospitare materiali biologici ed essere in grado di essere pulito.
   1. Utilizzare le impostazioni PD appropriate per testare l'AV: volume di spostamento di 70 mL e 70 ba.......

Discussion

Il metodo qui presentato fornisce una piattaforma per i test idrodinamici dell'AV al fine di esaminare l'effetto di una procedura sperimentale o di un nuovo dispositivo medico. Montando la valvola aortica nativa su una macchina duplicatrice di impulsi, siamo in grado di determinare l'effetto della procedura sperimentale su tutti i parametri idrodinamici utilizzati nello studio e nell'approvazione di nuove protesi valvolari (ISO 5840). Ciò offre l'opportunità di mettere a punto procedure e protesi prima dell'uso in un m.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
3D Printer	Ultimaker	Ultimaker S5	Used for printing custom fixtures for hydrodynamic testing
Crile-Wood Needle Driver	Emerald Instruments	2.0638.15	Used for suturing ventricle
Debakey Forceps	Jarit	320-110	Used for dissection and sample preparation (can use multiple if working with an assistant)
Ethanol 200 proof	Decon Labs Inc.	DSP-MD.43	Used for fixed tissue storage
Formalin 10%	Epredia	5701	Used for tissue fixation
Gerald Forceps	Jarit	285-126	Used for dissection and sample preparation
Glass jars	QAPPDA	B07QCP54Z3	Used for tissue storage
Glutaraldehyde 25%	Electron Microscopy Sciences	16400	Used for tissue fixation
HEPES 1 M buffer solution	Fisher	BP299-100	Used to make glutaraldehyde 0.6%
Mayo Scissors	Jarit	099-200	Used for cutting suture
Metzenbaum Scissors	Jarit	099-262	Used for dissection and sample preparation
O-ring	Sterling Seal & Supply Inc.	AS568-117	Used as a gasket on the end of the 3D printed fixtures
Polylactic acid resin	Ultimaker	1609	Used for 3D printing fixtures
Polyproplene suture	Covidien	VP-762-X	Used for suturing ventricle, tapered needle
Pulse Duplicator	BDC Laboratories	HDTi-6000	Used for hydrodynamic testing
Silk ties	Covidien	S-193	Used for ligating coronary arteries
Tonsil Clamp	Aesculap	BH957R	Used for coronary artery dissection
Zip ties (6 inch)	Advanced Cable Ties, Inc.	AL-06-18-9-C	Used for securing sample to fixtures, 157.14 mm long (6 inches), 2.5 mm wide
Zip ties (8 inch)	GTSE	GTSE-20025B.1000	Used for securing sample to fixtures, 203 mm long (8 inches), 2.5 mm wide